在soderberg阳极中原位形成狭缝的方法

专利名称：在soderberg阳极中原位形成狭缝的方法
技术领域：
本发明涉及在用于铝电解槽的自焙碳阳极中狭缝(slot)的使用， 其中所述狭缝引导阳极气体离开阳极表面。
背景技术：
常规上通过在约900-1000匸的温度下电解溶解于水晶石基(通常 为NaF+AlF3)熔融电解质中的氧化铝来生产铝；该方法被称为Hall-Heroult方法。Hall-Heroult电解还原槽/ "罐，，典型包含具有耐火材 料的绝热衬里的钢外壳，该绝热衬里进而具有与熔融组分接触的碳衬 里。在形成槽(cell)底板的碳阴极基板中嵌入与直流电源负极连接的 导体棒。通常，随着以气泡等形式的碳氧化物气体(C02和CO)的逸出， 碳阳极被消耗。
存在两种阳极技术用于通过Hall-Heroult电解方法生产铝。 一种 是先前提及的美国专利No.2，480，474和于2004年3月11日提交的美 国专利申请公布No. 20050199488 (Barclay等人)描述的预焙阳极。另 一种是美国专利No. 3，996，117(Graham等人)描述的"Soderberg"自 焙阳极槽技术。在预焙槽中，通常具有10-40个阳极，这取决于槽的 尺寸(安培数)。Soderberg槽只具有一个大致尺寸约为2-3米宽且5-6 米长的大的自焙阳极。Soderberg在美国专利No. 1，440，724中教导了 这种自焙。
正如Edwards等人在Aluminum and Its Production, MCGraw曙Hill, New York, 1930，第300-307页中所描述的，碳阳极可以由碳、沥 青和焦油的混合物制成，将该混合物压入模具随后在焙烧炉中进行焙 烧，或者它们可通过Soderberg技术制得。在Soderberg技术中，使 用钢套管(casing)容纳碳和焦油-沥青的碳质电极糊料。电极混合物 被逐渐焙烧产生具有良好导电性的致密、焙烧的碳电极，该碳电极逐 渐移向电解质，在该电解质中其被最终消耗。
在美国专利说明书No. 2,480,474和3，756，929中显示了碳阳极在 熔融电解质中的消耗(分别为Johnson图6a和Schmidt-Hatting等人

图1)。阳极至少部分浸入槽液(bath)中，并且一旦碳被消耗，就定 期更换那些阳极以及它们的支撑结构。在槽的工作期间，向槽液中送 入氧化铝，具有良好的氧化铝溶解是重要的。阳极气泡有助于产生/ 引起槽液流动和湍流。重要的是，通过阳极气泡产生良好的湍流以便 有利于增加氧化铝的溶解。
传统技术依赖于在铝还原过程期间气体从碳阳极下方的自然流 动，但这延迟了气泡除去并降低了效率和铝生产。电解期间产生的气 体的这种存在和积累在工业中是一个持续的问题，并且由于高的能量 需求以及为了有效地操作电解槽，必须恰当地设计电极。
由于其大的底部表面积，Soderberg阳极在气体逸出中可能存在 严重的问题。在自焙Soderberg型电解槽中，在电解期间，在单个阳 极的底部表面上产生大量阳极气体(40-50 kg CCV小时)，并且在阳极 气体从阳极底部表面被释放之前，阳极气体必须经过相当大的距离。 在气泡从大的阳极底部表面逃逸之前，这些气泡结合并且生长得更大。 阳极气泡形成、结合以及从阳极表面释放/逃逸的这个过程产生显著的 槽不稳定性，因此，Soderberg槽通常具有比预焙槽低的电流效率。 同时，阳极气泡覆盖大百分比的底部阳极表面，这导致电阻和槽电压 的显著增加，导致比预焙槽技术更高的能耗。例如，美国专利No. 3，996，117(Graham等人)公开了 一种设置在钢套之间的碳块阳极，其中
主要为C02的阳极气体被大量捕集在含氧化铝的壳层下方。在美国专
利No. 5，030，335(01sen)中，在使C02气体通向处理燃烧器期间捕集的co2气体被认为是一种问题，因为该气体还包含沥青挥发物从而必须
对燃烧产物进行湿法或干法清洁。此外，壳层中的破裂将允许气体逃
逸到炉结构中。在Olsen的专利中，使用多个可提升的盖板用于密封。 在Olsen的专利中，更清楚地显示了用于Soderberg阳极的侧部钢套/ 集管。当前的这两种Soderberg槽设计均没有解决阳极底部C02气体 形成的问题。
需要可快速将阳极气体引导离开底部水平表面的Soderberg碳阳 极设计以改良槽的电流效率、提高槽的稳定性和减小电阻。
发明概述
本发明的主要目的是提供可减少自焙Soderberg阳极底部表面的 气泡量的槽/Soderberg阳极设计。
通过在Soderberg阳极中提供一系列可熔的板状插入物和相应的 狹缝(slot)满足了上述需要，并实现了所述目的。在一个方面，提供 了具有这种Soderberg阳极的铝电解槽，该Soderberg型碳P日极在熔 融电解质中是可消耗的，具有顶部、底部和侧部表面，具有设置在阳 极主体之内的导电竖向金属针脚(pin)，该阳极在铝电解槽中的熔融 电解质中工作，在阳极底部表面产生气泡，其中阳极可以在竖向向下 方向移动进入熔融电解质中，同时阳极被消耗，并且其中阳极在沿阳 极水平轴的阳极表面底部上具有多个向外的狭缝。这些狭缝暴露于熔 融电解质并且被设计为允许阳极气泡穿过电解质并离开该阳极而不堵 塞狭缝。阳极包括多层或多排板状插入物，该板状插入物包含铝、铝 氧化物、水晶石和其混合物中的至少一种，其中底层插入物将随着阳
阳极底部形成狭缝。
阳极的狭缝可以是任意取向(例如竖向取向)并且通常是不连续 的。在Soderberg碳阳极中形成不连续的狭缝，使得在电解质表面上 产生的气泡和结合的气泡流入狭缝中，并且狭缝促使气泡离开阳极底 部表面的中心并朝向阳极侧部。在这方面，板状插入物可具有适合的尺寸以获得所需的关于宽度、长度和高度的狭缝尺寸。可选择板状插 入物的宽度(因此为狭缝的宽度)使得它们允许大量阳极气体的连续引 导和适当的气体流速。优选地，狭缝不会坍塌或被阳极气体堵塞。板 状插入物的高度决定了狭缝的深度，该狭缝深度支配着每个狭缝的有
效期限。例如，对于常规Soderberg型阳极，狭缝的宽度(板状插入物 的厚度)可为约0.75-1.5cm，优选1.0-1.3cm。在常规的Soderberg阳极 中，板状插入物的高度可为6-50cm，优选9-20cm，这可以在常规碳 阳极中持续6-14天产生狭缝。板状插入物的长度取决于Soderberg阳 极的宽度。也要考虑阳极碳的强度和完整性。
最顶部的狭缝形成板可位于钢阳极残端(stub)/针脚/尖头(spike)的 排之间。因此狭缝可形成在/位于阳极残端/尖头的所述排之间的中心位 置处(并不接触所述残端)。为了确保在工作期间存在足够数目的狭 缝，可在每一相隔排的针脚之间插入插入板(在钢阳极残端的邻近排之
间交替插入板)。
在另一方面，提供了在熔融电解质中可消耗的自焙Soderberg型 碳阳极，所述阳极具有顶部、底部和侧部表面并且含有竖向设置的板 状插入物的多个层，所述板状插入物包含铝、铝氧化物、水晶石和其 混合物中的至少一种，所述板状插入物能够熔融从而在所述阳极底部 产生狭缝，允许在阳极工作时产生的任何气体穿过狭缝到达阳极的侧 部。在一个实施方案中，该板状插入物是铝或低杂质的铝合金。因此，
阳极可包括多个被碳基阳极材料围绕的板状插入物。可以在阳极内在 不同的竖向水平上设置板状插入物。例如，可在阳极内以四个不同层 设置板状插入物。板状插入物的所述层可以是分离的(distinct)，或 者所述层可以例如沿阳极的水平轴交叠，(例如，第一组板状插入物可 设置在第一水平轴附近，而第二组板状插入物可设置在第二水平轴附 近，两水平轴之间的距离小于一组板状插入物的长度)。板状插入物可
在竖向方向上对齐，其中多个板状插入物与阳极的纵向轴对齐，(例如 第一组板状插入物可与第一纵向轴对齐，而第二组板状插入物可与第 二纵向轴对齐)。在特定的实施方案中，阳极包括板状插入物的至少四个分离层，每层包括多个板状插入物。阳极也可包括多个位于阳极底 部附近的狹缝。正如所述，通过板状插入物的熔融形成狭缝。
在另一方面，提供了形成Soderberg阳极的方法，所述方法包括 如下步骤向含有Soderberg阳极的套管上部添加碳糊料，将板状插 入物插入碳糊料，和使碳糊料向着熔融电解质降低。所述方法可包括 (一个或多个)如下步骤向套管上部添加另外的碳糊料和/或将另外 的板状插入物插入碳糊料中。任何上述步骤可以同使用与Soderberg 阳极相互连接的铝电解槽生产铝的步骤伴随发生。可以选择板状插入 物/狭缝的数目和板状插入物/狭缝的构造以便在电解槽的工作期间有 效和有效率地抑止大气泡形成，并引导阳极气体离开阳极表面，由此 改善槽的电流效率和槽的稳定性。此外，减少Soderberg阳极底部表 面的气泡量将显著减小电阻，降低总的槽电压，由此减少槽的电能消 耗。还提供了使用上述Soderberg阳极生产铝的方法。
可以理解的是，可将各个上述方面、方法和/或实施方案结合产生 各种独创性的碳热还原生产系统和方法。在下面的说明书中对本发明 的这些和其它方面、优点和新特征进行部分阐述，本领域的技术人员 在研究下面的说明书和附图时或通过实施本发明将了解这些和其它方 面、优点和新特征。
附图简述
当参考附图阅读时，可以从下面的发明详细描述完全理解本发明， 其中
图1是与美国专利说明书3，996，117中所说明的槽相似的一种现有 技术的常规自焙Soderberg阳极型槽的横截面断开视图2是本发明自焙Soderberg阳极型槽局部的带有部分截面断开 示意图的前视图，显示了阳极内的多个狭缝和插入的铝板状插入物；
图3是图2所示槽的带有部分截面断开示意图的侧视图4是图3的工作部分的放大局部视图，显示了铝电解槽中的移 动中的阳极，其中在铝板状插入物熔融后形成狭缝，并且如虚线所示的周围碳阳极产生气泡，这些气泡流入狭缝中，便于气泡的除去。
图5是自焙Soderberg阳极的示意横截面顶视图，显示了一种在 阳极的两个竖向水平上的铝板状插入物的定位。
图6是Soderberg槽的阳极罐(pot)电压噪声(V)的比较图，常 规Soderberg阳极相对于带狭缝的Soderberg阳极；
图7(a)和7(b)是典型阳极电势相对于时间的比较图，显示了在常 规Soderberg阳极和带狭缝的Soderberg阳极的阳极表面上的气泡尺 寸形成和释放的结果；
图8(a)和8(b)是罐槽电压(v)相对于时间的比较图，显示了常规 Soderberg阳极槽和带狭缝的Soderberg阳极槽的电压波动；和
图9是在具有狹缝和不具有狭缝的Soderberg阳极上测量的阳极 气泡电压降的比较图。
发明详述
图l说明了一种在铝电解槽l中的熔融电解质12中工作的常规自 焙Soderberg型碳基阳极13。这个槽1包括钢外壳10、产物熔融铝金 属池11和电解质槽液12。阳极气体(主要是C02)气泡在阳极13的底 部3以大的捕集气泡2的形式出现，并在阳极13侧部5附近结合成更 大的气泡4，最终以大气泡6的形式释放，如箭头7所示向上移动。 正(+)Soderberg阳极13悬浮在槽液12中。与Soderberg阳极连接的 是与电流源正端连接的金属，通常是钢尖头/导体/针脚14a、 14b和 14c。在阳极上部提供通常为钢的金属套15，此处阳极组分尚未充分 硬化(未焙烧)使它们能够自支撑。当阳极被消耗时(如不规则底部3所 示)，其向下移动进入电解质中(如通过黑色顶部箭头17所示)。
可以使用环绕阳极的集管来提供多孔壳层28的上部，并通常通过 常规的废气燃烧器(未显示)促进烟尘收集。熔融铝的池(或液层)ll被 承载在碳质的块体衬里19和碳质的夯实衬里20上。碳质衬里可承栽 在氧化铝填料21上。可选地，可以在夯实衬里和填料之间放入一些缸 砖(quarry tile) 22。可以紧邻缸砖22设置红砖层23。可以使用云母
垫18来提供附加程度的安全性以阻止电流通过外壳10。
通过钢棒24向块体衬里19提供阴极电流。分别通过阳极13和连 接棒24上的+或-符号表示电流供应。
当使壳层28破碎以便向槽液12提供另外的氧化铝时，提供在钢 外壳10上部边缘上的板25能够起到保护碳质衬里的作用。由氧化铝 松散颗粒29a形成壳层28。在其低端，壳层部分变为烧结的富含氧化 铝的材料29b。选择工作参数使得氧化铝和槽液的凝固层30限制铝金 属液层11和槽液12的侧部。优选层30至少向下延伸到夯实衬里20 的斜面底部。
如这种现有4支术Soderberg阳极13所示，底部3和侧部5均是平 坦的，且气泡2和4主要在正极和负极之间的阳极侧部下方在半连续 气泡层中被捕获。为了促进这些气泡释放，开发图2-5中所示的 Soderberg P曰极。
如图2-5所示，这种新型和改良的自焙Soderberg型碳基阳极40 具有顶部42、底部44和侧部46表面，底部表面44与熔融电解质12 接触并浸入其中，所述熔融电解质通常为基于NasAlF6(NaF+AlF3)的 熔融冰晶石电解质，其将在约800-约1100C、通常900-1000C温度下 工作。在熔融电解质12下方形成产生的铝池(或液层)ll，铝同时充当 阴极。阴极连接棒如24所示，金属阳极导体如14所示。可以由典型 包含20-30重量％煤焦油/石油沥青和70-80重量％的煅烧石油焦的干 燥或湿糊料制成Soderberg阳极40。在图2-5中还显示了诸如钢的金 属阳极导体尖头/残端/针脚14(下文"针脚")；诸如钢的金属阳极套管 /套15。还显示了衬里20，衬里的底部可具有连接棒24。在图2-3中 也显示用于升高或降低阳极的阳极柱57。 63表示狭缝底部边缘，40， 表示狭缝的环绕阳极。
如图2-4所示，在阳极40内沿水平轴例如轴66并以多个竖向水 平50上以层或排的形式设置可熔的含铝薄片、板或插入物(下文"板 状插入物，，)48。当阳极40的底部44在熔融冰晶石12中焙烧时，这 些板状插入物能够熔融在阳极底部产生向外的竖向、中空的狭缝52(这里以完全熔融时的理想形式显示，如图3和4侧视图中所示)。因此， 在电解槽工作期间产生的阳极气体(例如C02)可容易地通过敞开的狭 缝52导向阳极侧部，如图4所示。
板状插入物(例如凝固/熔融/模制的板)可包含铝和任何其它容许 水平的其它材料，这些其它材料在熔融时不会在生产的铝中产生不可 接受的杂质水平。这样的其它材料可包括各种铝氧化物(例如A1203; A1203*H20; A1203.2H20和A1203'3H20中的一种或多种)，例如模制 或熔融的铝氧化物，和/或水晶石(同样为模制或熔融的)。如这里使用 的，水晶石包括Na3AlF6、 A1F3和相似的添加剂。铝可以为合金形式， 例如包含Fe、 Ni、 Cu、 Zn、 Co或其它金属材料中的一种或多种的铝 合金。例如，板状插入物可以是铝，例如基本上由铝组成，或者板状 插入物可以是低杂质的铝合金，例如具有少于约0.1重量。/。Fe、少于 约0.02重量Q/。Ni、少于约0.05重量。/。Cu、少于约0.02重量％Zn和/ 或少于约0.02重量％0)的铝合金，使得当铝合金熔融时，产物熔体 中的非铝组分的量是商业上可接受的。也希望使用铝板作为板材料， 因为铝在300-600 x:温度下发生的碳糊料焙烧步骤期间保持为固态。
可根据阳极40的尺寸设计插入物48的高度54、长度56和宽度。 对于常规Soderberg阳极，狭缝52和板状插入物48通常具有约 6-50cm、优选13-20cm的高度54。对于常规阳极，如果板状插入物在 6cm以下，则由于必须在槽工作期间插入的板的数目，将导致增加的 劳动成本，而对于超过50cm的板状插入物，如果使用冰晶石，那么 糊料可能渗出；此外阳极完整性也将有危险。对于常规阳极，狭缝和 板状插入物的长度56通常为约50-约120cm，这取决于阳极侧部的长 度。对于常规阳极，如果板状插入物长度低于50cm，多数阳极表面不 能被狭缝覆盖，因此，这不是有效的。对于常规阳极，宽度(厚度)通 常为0.75-1.5cm。
参照图4,槽工作的更清楚的图片，显示了图3侧视图的局部放 大视图。在图4中，阳极40向下移动，并且通过来自熔融电解质的热 量完全熔化底层的板状插入物以提供狭缝52，所述熔融电解质的温度高于板状插入物的熔点。熔化的板状插入物落入金属液层，留下矩形
狭缝，例如图4中的狭缝52。这种狭缝52引导气泡60从局部阳极表 面排出，如虛线13，所示。
板状插入物48被阳极围绕，除了当板状插入物48与熔融电解质 12接合时，阳极连续与熔融电解质反应，产生气泡60并被消耗。气 泡60将流入板状插入物熔化后留下的狭缝52中。通常，气泡结合成 大的聚集体。较大的气泡将进一步结合成巨大的毯型气泡61。箭头7 显示气泡的向上路径。在图l和图4中，当气泡离开电解质12时，它 们成为电解质上方的气体气氛的一部分。还显示了可选的集管16和 由氧化铝的松散颗粒29a和烧结的富含氧化铝的材料29b形成的壳层。
碳质块体衬里19含有连接棒24。出于简明在图4中没有显示金 属针脚。铝板状插入物48在阳极主体40中分散，且无需特别的设置， 但优选地，以处于竖向列64中的多层(例如一、二、三、四层或更多) 的形式， 一层在另一层下方，并且排列在针脚14之间，如图2所示。 在金属针脚14之间设置铝板状插入物48，如图2所示。如图5所示， 金属针脚可偏移一定角度，在这种情况下，板状插入物也将偏移，且 通常与金属针脚平行。在图5中，该組板状插入物48a对应于图2中 的顶部板状插入物48a，而以虛线形式显示的板状插入物48b对应于 下一列和层中的板状插入物48b，图2中的下面一层。也可以使用端 到端的板状插入物48c，并且其可以与其它插入物连接或分离。
板状插入物48，在Soderberg阳极中形成和保持狭缝52。通常在阳极 顶部在钢阳极针脚14之间，以基本上竖向的位置将狭缝形成板插入碳 阳极糊料中。
当阳极被消耗时，板状插入物48将随同整个阳极主体向下移动。 一旦阳极片段(与板一起)向下移入槽液中，所述板状插入物将熔化(在 与电解质接触时留下空区域形成狭缝52)，且该金属将在金属液层中被 回收。板状插入物不应污染铝金属品质。
图2-4显示了随同装填的阳极糊料一起从阳极顶部插入铝板，并且在阳极片段向下移动并与熔融槽液接触后， 一旦铝金属渗出进入下 方的金属池中则产生竖向狭缝。
除了用于在Soderberg阳极中形成竖向狭缝的自上至下的板状插 入物设置以外，板状插入物(或狭缝尺寸)的细节(包括使用的板状插 入物数目、板状插入物间隔和尺寸)均被认为是本发明的一部分。可 以设计Soderberg阳极中狭缝/插入物的数目以减小罐噪声(例如增加 罐稳定性)和减小阳极气泡电压降。
实施例
在图9中显示了在Soderberg阳极中具有和不具有狭缝的阳极气 泡电压降，图9是具有和不具有狭缝的Soderberg阳极上的不同位置 处测量的阳极气泡电压降的对比。电压120表示不具有狭缝的 Soderberg阳极，而电压125表示具有狭缝的Soderberg阳极。常规 Soderberg阳极上的气泡电压降可高于0.4V。当在表面上存在狭缝时， 气泡电压降可减小到低达0.15V,差值高达0.25V。这是重要的，因为 可能通过在Soderberg阳极中引入狭缝来节省罐电压。
在阳极气体从Soderberg阳极表面释放/逃逸前，狭缝的存在减小 阳极气泡的尺寸。图7(a)显示了对应于从没有狭缝的阳极表面 Soderberg阳极气泡形成—结合-释放的重复过程的阳极电势(相对于 Al金属电极)。图i普中的每个峰和谷代表气泡从形成到释放的循环。电 压电势波动的幅度以及完成循环经过的时间，决定了阳极气泡在其释 放之前形成的尺寸。当在Soderberg阳极表面上存在狭缝时，可以调 节阳极气泡的尺寸以及气泡形成和释放过程。从图7(b)可见，阳极电 势的幅度显著降低。在Soderberg阳极表面存在许多狭缝时，显著减 小的阳极气泡尺寸(在Soderberg阳极下方形成和释放)转化为减小的 气泡电压降和具有降低噪声的更稳定罐。
图8(b)和8(a)中分别显示了在具有和不具有狭缝的Soderberg阳 极上的罐电压波动。阳极气泡尺寸的大小也转化为罐的稳定性(噪声)。 如图8(a)所示，记录常规Soderberg罐的典型罐电压波动。罐电压在
4.2V的低值到4.5V的高值之间波动，这主要受阳极气泡形成和释放 过程影响。利用在Soderberg表面的狭缝形成，通过阻止在阳极表面 上形成大气泡，可以显著降低槽电压波动的幅度。图8(b)显示当存在 狹缝时，波动幅度显著降低的槽电压相对于时间的变化。槽电压在4.3V 的低值到4.4V的高值之间变化。图8 (b)显示了受狭缝影响阻止 Soderberg阳极表面上的大气泡形成和释放的具有小得多的电压波动 的槽电压时间记录。
测试包含竖向设置并在约iooox:热冰晶石槽液中熔化的铝板状插
入物的实验Soderberg阳极相对于常规的无狭缝Soderberg阳极的气 泡噪声差异，定义为"短期，，罐电压的峰到峰的差值。结果表明"带 狭缝的"Soderberg槽具有更大的降低气泡噪声的潜力，因为较高噪 声与单个Soderberg阳极的大尺寸有关。
如图6所示，具有常规阳极的Soderberg罐中的罐噪声通常高于 具有含狭缝阳极的罐。100表示具有高噪声的常规Soderberg阳极， 105表示具有低噪声的常规Soderberg阳极，而110表示带狭缝的 Soderberg阳极。具有狭缝的Soderberg阳极110中罐噪声最低 (0.04-0.05伏特)。当与高噪声的常规罐100比较时，存在80%(-0.200 伏特)的罐噪声降低。当与常规的低噪声罐105比较时，存在40%的罐 噪声降低。这意味着，平均来说，狭缝能使罐噪声降低高达0.100伏 特。较低的罐噪声也意味着较好的罐工作和高的电流效率。
尽管已经详细描述了本发明的各个实施方案，而对于本领域技术 人员而言这些实施方案的变化和修改是显而易见的。然而，应当明确 清楚的是，这些变化和修改在本发明的主旨和范围内。
权利要求
1. 在熔融电解质中可消耗的自焙Soderberg型碳阳极，具有顶部、底部和侧部表面，其中碳阳极具有多个竖向设置的选自铝、铝氧化物、冰晶石及其混合物并且在熔融冰晶石电解质中可熔的板状插入物，所述板状插入物能够熔融在阳极的底部产生中空狭缝，允许在阳极工作时产生的任何气泡通过所述狭缝到达阳极的侧部。
2. 权利要求l的碳阳极，其中所述板状插入物是铝。
3. 前述权利要求任一项的碳阳极，其中所述板状插入物是低杂质 铝，该合金具有少于约0.1重量。/。Fe、少于约0.02重量。/。Ni、少于约 0.05重量。/qCu、少于约0.02重量。/。Zn和少于约0.02重量％0)。
4. 前述权利要求任一项的碳阳极，其中所述板状插入物具有约 6cm-约50cm的高度和约0.75cm-约1.5cm的宽度。
5. 前述权利要求任一项的碳阳极，其中最顶部的板状插入物位于 导电金属针脚之间。
6. 前述权利要求任一项的碳阳极，其中所述阳极包含煤焦油和石 油源青。
7. 铝电解槽，包括(1) 至少一个可消耗、自焙的Soderberg型碳阳极，其具有顶部、 底部和侧部表面，具有设置在该阳极主体之内的导电竖向金属针脚；(2) 熔融电解质，其中放置至少一个碳阳极，使得所述阳极的底 部表面与电解质接触以便对该阳极底部进行自焙，并且在所述阳极底 部表面产生气泡；(3 )当所述至少一个碳阳极被所述电解质消耗时竖向移动所述至 少一个碳阳极向下进入所述熔融电解质的装置；和U)处于所述至少一个碳阳极内的板状插入物的多个层，所述板 状插入物选自铝、铝氧化物、水晶石及其混合物，随着阳极向下移动 进入熔融电解质中所述插入物将熔融以提供与电解质连通的中空狭 缝，所述狭缝能够引导气泡从所述至少一个碳阳极的底部进入所述电
8. 权利要求7的电解槽，其中所述至少一个碳阳极包含煤焦油和 石油汤青。
9. 权利要求7和8中任一项的电解槽，其中所述熔融电解质是熔 融的冰晶石槽液，且所述板状插入物是铝。
10. 权利要求7-9任一项的电解槽，其中所述熔融电解质是熔融的 冰晶石槽液，且所述板状插入物是低杂质铝合金，所述合金具有少于 约O.l重量。/。Fe、少于约0.02重量。/。Ni、少于约0.05重量％ Cu、少于 约0.02重量％ Zn和少于约0.02重量％ Co。
11. 权利要求7-10任一项的电解槽，其中所述熔融电解质具有约800-约iioox:的温度。
12. 权利要求7-10任一项的电解槽，其中所述熔融电解质具有约 900-约1000n的温度。
13. 权利要求7-12任一项的电解槽，其中所述板状插入物具有约 6-约50cm的高度和约0.75-约1.5cm的宽度。
14. 权利要求7-13任一项的电解槽，其中最顶部的板状插入物位 于导电金属针脚之间。
15. 权利要求7-14任一项的电解槽，其中产生的气泡不会在阳极 底部结合成大的气泡聚集体。
16. 生产Soderberg阳极的方法，包括在与Soderberg阳极互连的套管的上部添加碳糊料； 将多个可熔融的板插入所述碳糊料中；及 使碳糊料降低朝向熔融的电解质。
17. 生产铝的方法，该方法包括 使熔融电解质与Soderberg阳极接触；加热该熔融电解质至约卯ot:-约iooox:的温度；溶解包含在阳极内的板以形成狭缝，其中在熔融电解质加热期间 产生的气体可穿过该狭缝并离开Soderberg阳极。
18. 权利要求17所述的方法，其中产生的气体穿过该狭缝而不堵 塞该狭缝。
全文摘要
用于铝电解槽(1)中来形成产品铝(11)的自焙Soderberg型碳阳极(40)，其中阳极(40)可在槽的熔融电解质(12)中消耗，阳极具有顶部、底部和侧部表面，具有多个竖向设置的在熔融电解质中可熔融的板状插入物(48)，该板状插入物(48)优选由铝制成并且能够熔融在阳极底部产生中空狭缝(52)，促进产生的任何气泡(60)导向阳极的侧部并进入电解质(12)中。
文档编号C25C3/12GK101379223SQ200680031944
公开日2009年3月4日 申请日期2006年8月29日 优先权日2005年8月30日
发明者A·J·贝尔达, A·T·塔比勒奥克斯, J·L·鲁迪, 王象文 申请人:美铝公司